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闪电要当反导先锋

2019-07-23吴越

航空知识 2019年4期
关键词:反导助推弹道导弹

吴越

1月17日,美国防部发布了2019年度《导弹防御评估》(Missile Defense Review,MDR)报告。该报告对美国目前的导弹防御技术和系统发展进行了总结,并提出了一系列未来重点发展的方向,其中包括了利用“标准”3Block 2A拦截洲际弹道导弹、利用F-35隐身战斗机执行反导作战任务、发展天基拦截弹、发展携带激光武器进行反导作战的无人机等。

在这些预定进行的研究当中,利用F-35战斗机执行反导任务引起了外界的广泛关注,因为这是目前技术可行度很高的计划,并且正好针对目前美国导弹防御系统的主要缺陷进行弥补。事实上,该计划在去年底就已经露出了端倪。2018年11月,美国国会众议院武装部队委员会战略力量分委会成员邓肯·亨特向媒体指出,在他们的推动下,洛斯.阿拉莫斯实验室和利弗莫尔实验室进行的研究分析表明,F-35战斗机能够利用AIM-120中距导弹拦截朝鲜和伊朗射向美国在其周边部署基地的弹道导弹。本次报告的发布,是美国官方对于启动空基弹道导弹助推段拦截项目的正式表态。

助推段拦截

目前的美国弹道导弹防御体系主要针对的还是弹道导弹中末段,从拦截难度和效率来讲,是不太划算的。现代的先进弹道导弹、特别是战略弹道导弹通常会在中末段采取各种突防措施,例如使用多个分导式弹头或者采用专用诱饵弹形成多个目标,用以干扰导弹防御系统的目标探测和跟踪。

从弹道导弹的飞行过程可以看出,由于在发射初期的助推段,导弹火箭发动机一直处于工作状态,高温尾焰非常容易被探测和跟踪,而诱饵以及其他针对末段突防的对抗措施在弹道导弹助推段飞行时,是不能使用的。如果能争取到在助推段对其进行拦截,将会使成功率明显提高。

2017年11月,沙特利雅得机场遭到胡赛武装发射的“火山”H2导弹袭击,虽然沙特使用“爱国者”导弹进行拦截,但“火山”H2依旧造成了很大的杀伤。这凸显了末端反导的局限性。

由于助推段拦截的巨大优势,美国在海湾战争结束之后,就开始寻求进行助推段拦截的可能。1992年4月,当时的战区导弹防御计划负责人哈罗德·理查森声称,打算把工作重点扩展到在初始助推段对弹道导弹进行拦截。实际上,当时美国空军在助推段防御弹道导弹方面已经进行了一些初步的工作,主要是提出了几种助推段拦截“飞毛腿”类型弹道导弹的方案。第一种方案是使用有人驾驶战斗机,发射改进的AIM-120中距空空弹进行拦截;第二种方案是以色列提出的无人机拦截,即在无人机上装备改进型的近距空空导弹,以便在“飞毛腿”导弹发射后的7~10秒时间内进行拦截;第三种方案是在高空无人机上安装激光炮,用以远距离拦截弹道导弹;第四种方案是从高空无人机上发射动能弹,在助推段末端实施拦截。美国空军对助推段拦截弹道导弹的初步研究表明,在弹道导弹发射后60~90秒时间内进行拦截,是可以实现的。

然而,随着研究的深入,助推段拦截的各种难题也逐渐摆上台面。对于有人驾驶飞机而言,当时美国空军仅有F-117战斗机这一种隐身飞机,其隐身技术较为原始,也没有足够的潜力改装满足助推段拦截的火控系统和装备,飞行性能也不能满足要求;而F-15战斗机虽然从飞行性能和改装潜力上都能满足要求,却不具备隐身能力,必须在掌握制空权的前提下才能突入目标区域,执行助推段拦截任务,使用条件过于苛刻。对于无人机拦截而言,对无人机的指挥控制、如何突防、如何搜索攻击都是大问题。即使到了将近30年后的今天,具有类似能力的无人作战飞机仍然处于研制阶段,未能达到实用的要求,遑论上个世纪末的技术水平了,在很长时间内都属于画饼。在无人机上安装激光炮的方案也是如此,当时美国国内为激光导弹拦截项目开发的都是大功率化学激光器,其结构复杂,重量也很大,虽然在YBL验证机上获得了成功,但若要小型化安装到无人机上,并具有足够的功率,仍然属于不可能完成的任务。

拦截武器的选择

但是,对于助推段拦截使用的导弹武器,相关研究取得了明显的进展。美国人最开始的构想是使用AGM-88高速反辐射导弹和AIM-120中距空空导弹来进行改进。前者由于体积、重量较大,不利于作战飞机挂载,遭到了否决。后者获得了持续的研究和发展,确定了导弹总体布局、末制导方式、战斗部类型、主要性能指标等重要参数,并在本世纪进入工程研究阶段,这就是雷声公司负责研制的“网络中心机载防御单元”(NCADE)系统。

NCADE系统由美国导弹防御局投资,以美军现役大量装备的AIM-120中距空空导弹为基础进行改进,是一种低成本、机载弹道导弹防御拦截弹系统,主要用于拦截在助推段飞行的中近程弹道导弹,可以在内外大气层作战。NCADE尺寸和质量與AIM-120相同,发动机采用双级火箭推进系统,第一级为固体火箭发动机,工作完毕后分离,第二级为带轴向发动机和姿轨控系统动能拦截器,第二级发动机采用液体燃料。此外,其采用了具有捕获并跟踪助推段弹道靶弹能力的红外成像导引头,增强了其对目标的探测能力。2007年底,一架F-16战斗机向1枚“猎户座”探空火箭发射了2枚带有NCADE导引头的改进型AIM-9X导弹,第1枚导弹成功摧毁了火箭,第2枚则记录了拦截过程。这次试验不仅验证了NCADE导引头对弹道导弹目标的探测和跟踪的能力,还证实了在适当条件下,比AIM-120小一号的AIM-9X也具备助推段拦截能力。

作为感知能力超强的隐身战斗机,F-35自然成为美国实现助推段反导的最佳平台。

在作战使用时,搭载NCADE导弹的载机首先需要进入有效射击区域。因为空射拦截弹通常需要采用仰射追击方式来攻击正在不断上升加速的弹道导弹目标,采用单级发动机的AIM-120之类的传统空空导弹存在著速度降较大、有效射程偏低的问题。而采用二级发动机的NCADE导弹首先由第一级助推器推动,施加足够的初始速度进入爬升,当一级燃尽之后迅速分离,由二级发动机推动拦截器继续飞向目标,导弹的阻力和速度降都明显减小,有效射程得以大幅度提升。

在上世纪90年代,最初的拦截弹研制计划提出时,目标是能够满足在敌防区外150英里(约241千米)处发射、摧毁射程为360英里(约579千米)的弹道导弹的要求。值得注意的是,有效射程的一个重要影响因素,是弹道导弹发动机在助推段的工作时间,因为拦截器虽然采用了红外成像制导,但在大部分射程上,因为目标视角太小,是无法形成足够清晰的图像的。所以在拦截射程较短的弹道导弹时,拦截弹的有效射程反而会缩小。据估计,改进型AIM-120导弹在拦截180英里(约289千米)射程的战术弹道导弹时,有效射程约为90英里(约144千米),这也是较多国家装备、满足中导条约出口许可、射程不超过300千米的近程弹道导弹的典型参数。由于NCADE导弹是在改进型AIM-120导弹基础上研制发展的,其有效射程可能会有一定的提高,但仍属于同一数量级水平。

另外,由于拦截弹需要的平均飞行速度较高,据估计约为3千米/秒,而助推加速段的最大速度更高,在这种速度下,大气加热会导致拦截导弹头锥处产生炽热的等离子体,对红外导引头产生屏蔽作用。为此,研究人员提出,如果在较高的高度上(24千米以上)实施拦截,因为大气密度显著下降,通过一个尖锥形的导引头整流屏蔽罩,气动加热的干扰问题将会降低到可以接受的水平。而为了保障其末端跟踪精度,在弹目交汇前约20秒,屏蔽罩将被丢弃,以完全发挥热成像导引头的性能。

与F-35整合

迄今为止,由于缺乏可以深入敌境的载机,NCADE导弹仍未实现装备。而F-35隐身战斗机装备数量日益增多,其具有的良好隐身能力和传感器能力,对于需要穿透敌方防线、执行助推段拦截任务的部队来讲,采用F-35战斗机与NCADE导弹的搭配,无疑是最好的选择。在这种情况下,推出利用F-35战斗机执行反导的研究任务,可谓水到渠成。

当执行反导任务时,除了具备隐身能力、可以隐蔽潜入敌人后方之外,F-35战斗机还有一个重要的杀手锏,就是其上装备的AN/AAQ-37光电/红外分布式合成孔径探测系统(EODAS)。对于中近程弹道导弹、特别是射程只有数百千米的近程弹道导弹,其助推段基本上在大气层之内,大气对探测和拦截的影响就比较严重。一般认为,在18千米高度以下,由于云层的影响,红外预警卫星无法可靠探测中近程弹道导弹的发射。而F-35的EODAS具有六个传感器,可实现全向360°探测,并利用虚拟显示技术,直接投射到飞行员头盔显示器系统。当周边有弹道导弹发射时,由于其红外信号特别明显,即便有云雨等不良天气的影响,EODAS也能迅速发现目标。

而EODAS与F-35战斗机装备的AN/APG-81有源相控阵雷达协同工作,可以满足实施助推段拦截的火控要求。美国空军F-35战斗机项目办公室主任汤姆·罗黑德表示,F-35战斗机探测和跟踪弹道导弹的能力近年来一直在进行试验。例如,在2010年,一架F-35测试机在1300千米外的高空,全程跟踪监视了“猎鹰”9火箭的首次发射。在2014年,一架装有EODAS和AN/APG-81雷达的陆基试验飞机执行了一次弹道导弹探测和跟踪试验,获得了可供AIM-120导弹或“宙斯盾”防空反导系统使用、满足导弹拦截作战精度要求的瞄准数据。

F-35将成为应对朝鲜导弹的最佳平台。

导弹防御局负责人萨缪尔·格列夫中将对媒体声称:“我们计划将F-35整合到我们的导弹试验中,以评估其作为整体弹道导弹防御系统或导弹防御系统的一部分的能力。”他还补充说,即使五角大楼决定放弃对F-35使用的弹道导弹杀伤武器进行投资,也可以利用这种战斗机强大的传感器能力和先进的数据链技术,使其成为导弹防御监控网络的重要组成部分。

然而,相对于军方和相关企业对F-35战斗机执行反导的乐观态度,也有反对的声音存在。美国军控协会的金斯顿·雷夫指出,美国国家科学院2012年的一份报告称这些技术不实用或不可行。由于弹道导弹助推段时间较短,F-35或类似的有人飞机必须保持在尽可能靠近发射位置的区域,才能有效进行拦截。一方面,这需要足够数量的飞机来控制可能的发射区域,另一方面,要在这些区域进行长时间的巡逻飞行,等待导弹发射。雷夫认为,为了进行这种乏味而又危险的猫捉老鼠游戏,需要付出的代价是高昂的,用无人机会比F-35更划算。

雷夫的意见正好被导弹防御局本次将要进行的另一项研究做出了回应。美国防部导弹防御局副局长约翰·希尔少将之前曾对媒体确认,在特朗普政府的“弹道导弹防御审查”工作中,除了助推段拦截之外,导弹防御局也正在投资发展配装于高空长航时无人机的高能激光武器技术。而本次报告明确指出,也将对无人机载反导激光武器进行研究,除了用于助推段反导之外,当无人机只携带低功率激光指示器时,可以用于对弹道导弹助推段和中段飞行的精确跟踪。

即便如此,鉴于目前的技术发展水平,美国无人机及其可携带的激光武器都不能完全满足进行助推段拦截的需求,这与F-35反导的可能进度形成了鲜明的反差。罗黑德认为,虽然导弹防御并不是F-35当前采办项目要求的能力,但这是可行的。据信只需要三年时间,诺格公司就可完成为F-35战斗机集成该能力的工作。

为了配合F-35战斗机反导研究的实施,2020财年的国防预算可能安排试验和发展新型或改造的拦截弹,用于配装F-35战斗机实施助推段反导。另外,还可能进一步验证F-35战斗机使用传感器来捕获和跟踪机动式导弹发射车的能力,这也是美军目前规划中的对朝鲜弹道导弹打击作战的一个关键组成部分。国防部研究和工程部副部长迈克·格里芬声称:“对于某些地区——例如朝鲜,我们认为,在先进作战飞机上部署即便是采用全新设计的空对空拦截器,也是完全可行并具有成本效益的,无论作战飞机是作为传感器,还是武器平台,都能提升导弹拦截的效能。”

“项庄舞剑,意在沛公。”虽然美国军方在宣传中将朝鲜贫弱的弹道导弹能力视为F-35反导打击的第一对象,但必须注意到的是,俄罗斯等大国目前也在本国军备中倚重弹道导弹的力量。一旦F-35反导系统实现批量装备,将会对这些国家的弹道导弹打击力量形成明显的遏制,从而扭转目前美军面对这些弹道导弹威胁的态势。对此,相关国家必须未雨绸缪,切实应对F-35反导系统可能导致的危局,才能在未来面对强大的美军时,保卫国家领土和权益不受侵犯。

责任编辑:王鑫邦

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